Назначение, устройство и принцип работы приборов системы питания дизелей (топливоподкачивающий насос, фильтры грубой и тонкой очистки, ТНВД, форсунки)

Фильтр грубой очистки топлива предназначен для очистки топлива от грубых механических примесей и воды и работает как отстойник.

Фильтр грубой очистки топлива двигателя со­стоит из корпуса с крышкой и сменного фильтрующего элемента из хлоп­ковой нити, намотанной на металлический трубчатый перфорированный каркас. Плотное соединение фильтрующего элемента с корпусом и крыш­кой достигается тем, что трехгранные кольцевые ребра крышки и днища корпуса вдавливаются в мягкие торцевые поверхности фильтра.

Топливо по трубопроводу поступает в полость между стенками корпуса и фильтрующим элементом. Пройдя через фильтр, очищенное топливо по­ступает внутрь каркасной трубки и далее к топливоподкачивающему насо­су. На внешней поверхности фильтрующего элемента и на днище корпуса осаждаются механические примеси. Для удаления воздуха при замене фильтра в верхней части крышки имеется резьбовое отверстие, закрытое пробкой.

Фильтр тонкой очистки топлива предназначен для очистки топлива от более мелких примесей. Фильтр состоит из корпуса, крышки и фильтрующего элемента, представляющего собой перфорированный металлический трубчатый каркас, обмотанный тканью, на котором сформирована фильтрующая масса из древесной муки, пропи­танной пульвербакелитом. Фильтрующий элемент прижат к крышке пру­жиной.

Топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом, заполняет по­лость корпуса и проходит через фильтрующий элемент, далее поднимается вдоль стержня крепления и поступает к насосу высокого давления. В крышке ввернут штуцер с калиброванным отверстием, через которое то­пливо сливается в бак.

Топливоподкачивающий насос. В системах топливоподачи дизелей при­меняют поршневые насосы, которые служат для подачи топлива через фильтры к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

Топливоподкачивающий насос крепится к корпусу ТНВД с приводом от эксцентрика его кулачкового вала и имеет ручной привод для заполне­ния топливом фильтров и удаления воздуха из топливной системы.

Топливоподкачивающий насос состоит из корпуса, в котором имеются топливные каналы, в средней части находится отверстие под пор­шень и роликовый толкатель; возвратных пружин поршня и толкателя; нагнетательного клапана; впускного клапана. Над впускным клапаном ввер­нут цилиндр с поршнем и штоком ручного привода.

При работе двигателя эксцентрик набегает на ролик толкателя, который через шток передает усилие на поршень. Последний перемещается, сжимая возвратную пружину. В надпоршневом пространстве давление топлива по­вышается, впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается, и топливо по каналу перетекает в подпоршневое пространство. Когда эксцен­трик сбегает с ролика толкателя, пружина поршня перемещает поршень в обратную сторону. В надпоршневом пространстве создается разрежение, открывается впускной клапан и топливо заполняет надпоршневое про­странство. Одновременно в подпоршневом пространстве создается давле­ние топлива, и оно поступает по трубопроводу к фильтру тонкой очистки.

Производительность топливоподкачиваюшего насоса выше, чем расход топлива при работе двигателя. При уменьшении расхода топлива двигате­лем давление в подпоршневой полости повышается, и усилия сжатой пру­жины поршня недостаточно для преодоления давления топлива, ход порш­ня уменьшается, и, соответственно, снижается подача топлива насосом. Толкатель при этом свободно перемещается в обе стороны. По мере увели­чения расхода топлива двигателем давление в подпоршневой полости уменьшается, активный ход поршня увеличивается и подача топлива насо­сом возрастает.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) подает че­рез форсунки в камеру сгорания топливо в строго определенные моменты и в определенном количестве в зависимости от режима работы двигателя. На автомобильных двигателях применяют ТНВД золотникового типа с по­стоянным ходом плунжера и регулировкой окончания подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один цилиндр. Привод топливных насосов осуществляется от зубчатых колес распределительного вала.

ТНВД состоит из корпуса с крышками, внут­ри корпуса имеется горизонтальная перегородка, в которой выполнены гладкие отверстия с пазами под роликовые толкатели. В верхней части кор­пуса имеются резьбовые отверстия крепления насосных секций, топливные каналы, отверстие крепления рейки поворота плунжеров. В нижней части корпуса расположен кулачковый вал привода насосных секций. Роликовый толкатель в верхней части имеет регулировочный болт с контргайкой.

Насосная секция включает в себя плунжер и гильзу, соеди­ненные вместе, которые образуют плунжерную пару. Положение гильзы в насосе относительно топливных каналов фиксировано стопорным винтом. В верх­ней части гильзы имеется впускное и перепускное отверстия. Плунжер в верхней части имеет осевое и радиальное отверстия. От радиального отвер­стия плунжера выполнены две спиральные канавки. На нижнем конце плунжера имеется два выступа, входящих в пазы поворотной втулки, кото­рая поворачивает плунжер, также имеется кольцевая проточка для опорной тарелки возвратной пружины плунжера. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку, установленную в кольцевой выточке корпуса. На пово­ротной втулке крепится зубчатый хомутик, находящийся в зацеплении с рейкой поворота плунжеров. Над гильзой плунжера располагается нагнета­тельный клапан с седлом, упором и возвратной пружиной. Насосная сек­ция в корпусе насоса крепится штуцером. От штуцера через ниппель топ­ливо поступает по топливопроводу высокого давления к форсунке.

Работа насосной секции. При вращении кулачкового вала насоса кулачок набегает на ролик толкателя, который передает усилие на плунжер. Плунжер движется вверх, сжимая возвратную пружину и вытес­няя топливо через впускное отверстие в канал насоса. При перекрытии этого отверстия давление топлива постепенно растет, и начинает открываться нагнетательный клапан. Клапан полностью открывается, плунжер продолжает двигаться вверх, дав­ление топлива в надплунжерном пространстве растет. При достижении требуемого для впрыска топлива давления игла распылителя форсунки поднимается и происходит впрыск топлива в цилиндр.

Плунжер движется вверх, поддерживая давление впрыска топлива. Как только отсечная кромка спиральной канавки совместится с перепускным отверстием давление топлива резко падает, игла распылителя форсунки под действием возвратной пружины садится в седло. Впрыск топлива пре­кращается. Одновременно нагнетательный клапан под действием возврат­ной пружины садится в седло, объем пространства за клапаном увеличива­ется и происходит отсечка подачи топлива. Конусный поясок нагнетатель­ного клапана притерт к седлу и надежно изолирует надплунжерное пространство от топливопровода высокого давления, поддерживая в нем избыточное давление топлива, что обеспечивает стабильность при малой подаче топлива.

Плунжер какое-то время еще продолжает двигаться вверх, обеспечивая гарантированный впрыск топлива. Кулачок сбегает с ролика толкателя и под действием возвратной пружины плунжер начинает двигаться вниз, надплунжерное пространство заполняется топливом.

Форсунки служат для подачи топлива в камеру сгорания под большим давлением в мелко распыленном виде и обеспечивает четкую отсечку пода­чи топлива в конце впрыска. На дизелях применяют форсунки нескольких типов: открытые или закрытые, с распылителем, имеющим одно отверстие (сопло) или несколько. Закрытые форсунки могут быть штифтовые или бесштифтовые.

Форсунка дизелей состоит из корпуса, в котором имеется центральное отверстие под штангу и наклонный топливный канал; распы­лителя с тщательно обработанным осевым отверстием под иглу и топлив­ных каналов. В нижней части распылителя имеются четыре сопла, кольце­вая проточка и два глухих отверстия под штифты. Игла распылителя имеет цилиндрическую направляющую часть, конусные пояски в средней и нижней частях. Распылитель с иглой крепится к корпусу накидной гайкой. В верхней боковой части находится прилив с резьбовым отверстием под топливный штуцер с фильтрующей сеткой. В центральной верхней части имеется резьба под резьбовую втулку, в центре которой нахо­дится резьбовое отверстие под регулировочный винт с контргайкой. Ниж­няя часть винта является верхней опорной тарелкой под возвратную пру­жину иглы распылителя. На штанге в верхней части крепится нижняя опорная тарелка пружины, в нижней части запрессован шарик для плотной посадки иглы на седло. Резьбовая втулка в верхней части закрыта колпачковой гайкой с резьбовым отверстием под дренажный трубопровод.

Топливо подводится к форсунке через штуцер с сетчатым фильтром и поступает по наклонному каналу корпуса в кольцевую проточку распыли­теля. Затем топливо по трем каналам проходит в кольцевую полость (средней части распылителя), расположенную под утолщенной (с конусным пояском) частью иглы. Под действием топлива, поступающего в полость, игла поднимается, сжимая возвратную пружину. Сопла распылителя от­крываются, и топливо впрыскивается в камеру сгорания. После окончания впрыска давление топлива падает и под действием возвратной пружины игла плотно садится на седло в распылителе. Давление впрыска топлива регулируется регулировочным винтом с контргайкой в резьбовой втулке за­тяжкой возвратной пружины иглы распылителя. Топливо, просочившееся между иглой и распылителем, отводится дренажным трубопроводом в бак.